本發(fā)明涉及軌道交通環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域,尤其是視覺非同步流編碼及解碼系統(tǒng)。
背景技術(shù):
移動尋跡車輛/機器人能夠代替人類進入惡劣環(huán)境中進行工作,尤其是在物流、無人倉庫領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
尋軌即指該類型系統(tǒng)會沿著地面、墻壁或天花板上事先標記好的軌跡運動。但當今物流倉庫越來越龐大,布局越來越復(fù)雜,運行在其中的尋機車輛/機器人也越來越多,并且其運行速度也在不斷提升,這就給實時管理、控制、定位這些車輛/機器人帶來了很大的難度。
實現(xiàn)對這些車輛/機器人的實時管控,首先要解決以下幾個問題:
1.要建立一種可靠的數(shù)據(jù)通信機制,這樣才能隨時修改車輛/機器人的行為;
2.必須能夠獲取較精確的車輛/機器人位置信息,這樣才能進行全局最優(yōu)決策和控制;
目前,解決以上2個問題可以采用無線通信網(wǎng)絡(luò)進行車輛/機器人的通信和定位;或者采用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信功能,通過監(jiān)控圖像、布設(shè)傳感器,實現(xiàn)車輛/機器人的定位。但目前無線定位技術(shù)還不成熟,無法實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的精確定位。而通過埋設(shè)地感線圈進行定位的方案,需要實施較多的基礎(chǔ)建設(shè)工作,且成本較高。
因此,本專利設(shè)計了一種基于圖像和機器視覺的信息編碼和解碼系統(tǒng)。編碼后的信息可以繪制在車輛/機器人的軌跡上(或墻壁等可被車輛/機器人看到的地方),或者通過布設(shè)在軌道或墻壁、天花板等位置處的屏幕上動態(tài)顯示,或者以投影方式動態(tài)顯示出來。
同時,車輛/機器人需要上傳的一些信息,也可通過該系統(tǒng)進行傳輸。
此外,該項技術(shù)也可以替代條碼和二維碼,應(yīng)用于物流、個人電子支付等領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)一:無線通信網(wǎng)絡(luò)、或者監(jiān)控圖像、布設(shè)傳感器,實現(xiàn)車輛/機器人的定位實現(xiàn)定位功能。
現(xiàn)有技術(shù)一的缺點:無線定位技術(shù)目前還不成熟,無法實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的精確定位,通過監(jiān)控圖像進行定位,需要較高性能的計算設(shè)備和復(fù)雜的識別軟件,成本較高且識別錯誤率仍較高,通過埋設(shè)地感線圈等傳感器進行定位的方案,需要實施較多的基礎(chǔ)建設(shè)工作,且成本較高
現(xiàn)有技術(shù)二:通過條碼、二維碼進行信息傳輸,條形碼(barcode)是將寬度不等的多個黑條和空白,按照一定的編碼規(guī)則排列,用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條(簡稱條)和白條(簡稱空)排成的平行線圖案。條形碼可以標出物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等許多信息,因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。
二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息的;在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成“0”、“1”比特流的概念,使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字數(shù)值信息,通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。二維碼比普通條碼可儲存更多資料,亦無需像普通條碼般在掃描時需直線對準掃描器。
現(xiàn)有技術(shù)二的缺點
1.傳輸信息非常有限,如需傳輸較多的信息,必須增加條碼/二維碼的編碼區(qū)面積,同時也需要增加解碼設(shè)備中圖像采集設(shè)備的精度、器件尺寸,增加解碼設(shè)備成本。
2.二維碼的解碼算法復(fù)雜,一般須采用面陣式圖像采集期間,解碼設(shè)備價格較貴。
3.將條碼/二維碼印刷至軌道上,可能會干擾現(xiàn)有車輛/機器人運行,需對尋軌算法進行較大程度的升級。
4.所有信息需一次性采集、解碼,也即需等待所有信息完全產(chǎn)生后才能進行傳輸,在某些極端工業(yè)自動化需求中實時性仍顯不夠;沒有提供同步機制,如信息發(fā)送和拍攝不同步,極易造成解碼錯誤。
因此,對于上述問題有必要提出一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)。
視覺非同步流編碼及解碼系統(tǒng),原始碼流經(jīng)流編碼算法編碼后,產(chǎn)生流編碼碼流;然后用流編碼符依次對應(yīng)每個流編碼位,最終得到流編碼,其中流編碼方法為:步驟一:數(shù)據(jù)按字節(jié)順序,依次按位展開,得到以0、1表示的原始碼流;步驟二:對于非折行數(shù)據(jù),從首個bit位開始,如果其后面的字符與前面的字符一樣,則用r替換,否則不變;步驟三:對于需要折行的數(shù)據(jù),首先按照用戶自定義的每行bit位長度分割原始碼流;然后對分割后的每段原始碼流,利用步驟二的方法進行流編碼;
其中流編碼的解碼方法為:步驟四:從流編碼的頭部開始,以大于等于最低采樣頻率的頻率沿碼流依次進行采樣;步驟五:對每個采樣圖像,進行二值化分割;步驟六:使用“重復(fù)刪除”算法提取每個采樣圖像的特征,并以此特征識別出每個流編碼符,并按照采樣順序依次排列,形成冗余流編碼碼流;步驟七:從冗余流編碼碼流頭部開始,采用“重復(fù)刪除”算法去除冗余信息,形成流編碼碼流;步驟八:根據(jù)流編碼規(guī)則,替換流編碼中出現(xiàn)的r碼,獲得原始碼流信息。
優(yōu)選地,其中步驟四中相關(guān)內(nèi)容為:解碼起始方向以及采用的最低采樣頻率對于線掃描方式,即在直線處獲取碼流圖像;對于面掃描方式,即截取直線所覆蓋區(qū)域的圖像。
優(yōu)選地,所述最低采樣頻率是指,在每個流編碼符上僅采樣一次,最低采樣頻率是一個理想值,在實際情況中難以確定,因此會用遠高于此頻率的采樣頻率進行解碼采樣,并且只要保證采樣頻率大于最低采樣頻率高于最低采樣頻率情況
優(yōu)選地,其中步驟五相關(guān)內(nèi)容為:對于每個流編碼字符,其中藍色部分為若干個連續(xù)的“黑色”像素,而白色部分為若干個連續(xù)的“白色”像素,首先進行圖像的二值化處理,即根據(jù)像素的顏色值,設(shè)為0、或1,二值化的方法可以采用閾值法、自動聚類法。
優(yōu)選地,在步驟六中,“重復(fù)刪除”算法為:(1)對于一給定序列,記錄首元素;(2)取下一個緊鄰的元素,如果其值等于前一個元素,則忽略;否則記錄下該元素的值;(3)重復(fù)步驟(2),直到完成序列中全部元素的遍歷;(4)記錄的序列,即為該算法的輸出結(jié)果。
優(yōu)選地,其中步驟七相關(guān)內(nèi)容為:對于給定一個形如0011rr0001110的冗余流編碼碼流,經(jīng)“重復(fù)刪除”算法處理后為:01r010。
優(yōu)選地,其中步驟八:對于形如01r010的流編碼碼流,替換r符號后為011010,即恢復(fù)出了原始碼流。
優(yōu)選地,所述流編碼的應(yīng)用方式包括應(yīng)用方式一:線采樣解碼設(shè)備移動,流編碼不動或反向運動。應(yīng)用方式二:線采樣解碼設(shè)備不動,流編碼移動應(yīng)用方式三:面采樣解碼。
優(yōu)選地,對于應(yīng)用方式一,在車輛/機器人尋軌領(lǐng)域中,流編碼可單條,或多條嵌入軌道標識中。但需要在其頭部和尾部添加一個或一段引導流編碼,否則如果首碼為0,則會與軌道混淆,通過設(shè)置不同的頭、尾部引導流編碼,可以實現(xiàn)方向無關(guān)型解碼,通過在其上顯示流編碼,達到實時通信的目的,同理,可以將流編碼顯示在手機屏幕上,通過在線解碼設(shè)備前移動手機,達到解碼的目的。
優(yōu)選地,對于應(yīng)用方式二,可將屏幕,如手機屏幕固定置于線解碼設(shè)備前,而屏幕上放映移動的流編碼視頻,實現(xiàn)信息的傳輸。
由于采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明有益效果:
1、對該技術(shù)產(chǎn)生的編碼進行解碼,無需解碼同步信息,解碼只需高于最低采樣頻率即可正確解碼,無需事先設(shè)定解碼設(shè)備的采樣頻率,易于使用,應(yīng)用領(lǐng)域廣;
2、該技術(shù)產(chǎn)生的編碼,可以以碼流形式依次輸出,解碼設(shè)備無需具有大存儲空間即可完成解碼;
3、該編碼、解碼算法簡單,易于在低運算能力設(shè)備上實現(xiàn),有效降低軟件和硬件成本;
4、該編碼易于嵌入尋跡車輛/機器人的軌跡中,也易于在嵌入軌跡中的電子顯示屏上實時動態(tài)顯示,解決了復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下多尋跡車輛/機器人的通信監(jiān)管問題;
5、該編碼方式也適合印制、蝕刻、雕刻于紙張、金屬、塑料等多材質(zhì)面板上,編碼密度較高,解碼簡單,可不借助設(shè)備人工解碼,適合超長期保存信息。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的流編碼符號圖;
圖2是本發(fā)明的流編碼算法示意圖;
圖3-4是本發(fā)明的最低采樣頻率圖;
圖5是本發(fā)明的流編碼采樣圖像;
圖6-7是本發(fā)明的顯示動態(tài)信息圖;
圖8是本發(fā)明的采樣一次性采集到的流編碼圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明,但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
如圖1并結(jié)合圖2-圖8所示,視覺非同步流編碼及解碼系統(tǒng),原始碼流經(jīng)流編碼算法編碼后,產(chǎn)生流編碼碼流;然后用流編碼符依次對應(yīng)每個流編碼位,最終得到流編碼,其中流編碼方法為:步驟一:數(shù)據(jù)按字節(jié)順序,依次按位展開,得到以0、1表示的原始碼流;步驟二:對于非折行數(shù)據(jù),從首個bit位開始,如果其后面的字符與前面的字符一樣,則用r替換,否則不變;步驟三:對于需要折行的數(shù)據(jù),首先按照用戶自定義的每行bit位長度分割原始碼流;然后對分割后的每段原始碼流,利用步驟二的方法進行流編碼;
其中流編碼的解碼方法為:步驟四:從流編碼的頭部開始,以大于等于最低采樣頻率的頻率沿碼流依次進行采樣;步驟五:對每個采樣圖像,進化分割;步驟六:使用“重復(fù)刪除”算法提取每個采樣圖像的特征,并以此特征識別出每個流編碼符,并按照采樣順序依次排列,形成冗余流編碼碼流;步驟七:從冗余流編碼碼流頭部開始,采用“重復(fù)刪除”算法去除冗余信息,形成流編碼碼流;步驟八:根據(jù)流編碼規(guī)則,替換流編碼中出現(xiàn)的r碼,獲得原始碼流信息。
進一步的,其中步驟四中相關(guān)內(nèi)容為:解碼起始方向以及采用的最低采樣頻率對于線掃描方式,即在直線處獲取碼流圖像;對于面掃描方式,即截取直線所覆蓋區(qū)域的圖像,所述最低采樣頻率是指,在每個流編碼符上僅采樣一次,最低采樣頻率是一個理想值,在實際情況中難以確定,因此會用遠高于此頻率的采樣頻率進行解碼采樣,并且只要保證采樣頻率大于最低采樣頻率高于最低采樣頻率情況
進一步的,其中步驟五相關(guān)內(nèi)容為:對于每個流編碼字符,其中藍色部分為若干個連續(xù)的“黑色”像素,而白色部分為若干個連續(xù)的“白色”像素,首先進行圖像的二值化處理,即根據(jù)像素的顏色值,設(shè)為0、或1,二值化的方法可以采用閾值法、自動聚類法。
進一步的,在步驟六中,“重復(fù)刪除”算法為:(1)對于一給定序列,記錄首元素;(2)取下一個緊鄰的元素,如果其值等于前一個元素,則忽略;否則記錄下該元素的值;(3)重復(fù)步驟(2),直到完成序列中全部元素的遍歷;(4)記錄的序列,即為該算法的輸出結(jié)果。
其中步驟七相關(guān)內(nèi)容為:對于給定一個形如0011rr0001110的冗余流編碼碼流,經(jīng)“重復(fù)刪除”算法處理后為:01r010。
其中步驟八:對于形如01r010的流編碼碼流,替換r符號后為011010,即恢復(fù)出了原始碼流。
流編碼的應(yīng)用方式包括應(yīng)用方式一:線采樣解碼設(shè)備移動,流編碼不動或反向運動。應(yīng)用方式二:線采樣解碼設(shè)備不動,流編碼移動應(yīng)用方式三:面采樣解碼,對于應(yīng)用方式一,在車輛/機器人尋軌領(lǐng)域中,流編碼可單條,或多條嵌入軌道標識中。但需要在其頭部和尾部添加一個或一段引導流編碼,否則如果首碼為0,則會與軌道混淆,通過設(shè)置不同的頭、尾部引導流編碼,可以實現(xiàn)方向無關(guān)型解碼,通過在其上顯示流編碼,達到實時通信的目的,同理,可以將流編碼顯示在手機屏幕上,通過在線解碼設(shè)備前移動手機,達到解碼的目的,對于應(yīng)用方式二,可將屏幕,如手機屏幕固定置于線解碼設(shè)備前,而屏幕上放映移動的流編碼視頻,實現(xiàn)信息的傳輸。
對該技術(shù)產(chǎn)生的編碼進行解碼,無需解碼同步信息,解碼只需高于最低采樣頻率即可正確解碼,無需事先設(shè)定解碼設(shè)備的采樣頻率,易于使用,應(yīng)用領(lǐng)域廣;該技術(shù)產(chǎn)生的編碼,可以以碼流形式依次輸出,解碼設(shè)備無需具有大存儲空間即可完成解碼;該編碼、解碼算法簡單,易于在低運算能力設(shè)備上實現(xiàn),有效降低軟件和硬件成本;該編碼易于嵌入尋跡車輛/機器人的軌跡中,也易于在嵌入軌跡中的電子顯示屏上實時動態(tài)顯示,解決了復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下多尋跡車輛/機器人的通信監(jiān)管問題;該編碼方式也適合印制、蝕刻、雕刻于紙張、金屬、塑料等多材質(zhì)面板上,編碼密度較高,解碼簡單,可不借助設(shè)備人工解碼,適合超長期保存信息。
使用三種圖形符號編碼0、1兩種狀態(tài),使得解碼時無需同步信息。只需高于最低采樣頻率,即可正確解碼;該編碼方式可以以碼流形式依次呈現(xiàn),編/解碼算法簡單。解碼時無需一次性存儲所有原始信息再進行解碼,能夠使用低成本的低運算能力、小存儲空間的計算設(shè)備進行編解碼;使用的三種圖形符號,易于嵌入尋軌軌道中,尋軌車輛/機器人正常經(jīng)過時即可獲取信息;使用的三種圖形符號,易于在電子顯示裝置中實時動態(tài)呈現(xiàn),實現(xiàn)實時信息交換;該編碼方式也適合印制、蝕刻、雕刻于紙張、金屬、塑料等多材質(zhì)面板上,編碼密度較高,解碼簡單,可不借助設(shè)備人工解碼,適合超長期保存信息
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。